Il diagramma di radiazione di un'antenna GNSS è definito dalla capacità dell'antenna di irradiare o ricevere potenza del segnale in diverse direzioni. Questo diagramma influisce direttamente sulla qualità del segnale e sulla precisione del posizionamento. Le antenne GNSS sono progettate per ricevere segnali dai satelliti in tutta la volta celeste.
Innanzitutto, l'antenna GNSS ideale ha un diagramma di radiazione omnidirezionale nel piano azimutale. Questo garantisce una sensibilità uniforme in tutte le direzioni orizzontali. Presenta inoltre un diagramma emisferico nel piano di elevazione per coprire la volta celeste visibile.
La fase successiva prevede che l'antenna riceva segnali satellitari deboli da angoli di elevazione elevati fino all'orizzonte. Pertanto, deve fornire un guadagno elevato verso lo zenith. Questo aiuta a massimizzare l'intensità del segnale dai satelliti in posizione direttamente sopra la testa. Tuttavia, è importante notare che il guadagno diminuisce tipicamente ad angoli di elevazione inferiori. I progettisti controllano questo compromesso per ridurre la ricezione di segnali indesiderati. Si prega di notare che i segnali riflessi dagli edifici o dal terreno possono causare errori di multipath. Le antenne con guadagno ridotto all'orizzonte possono aiutare a respingere queste riflessioni.
Inoltre, il piano di massa dell'antenna svolge un ruolo fondamentale. Questo ha un impatto significativo sul diagramma di radiazione, con il risultato che la ricezione del segnale verso il basso viene soppressa. È stato dimostrato che un piano di massa ben progettato migliora la simmetria del diagramma e riduce la distorsione del segnale.
Inoltre, i professionisti qualificati utilizzano frequentemente antenne a choke ring e patch nelle applicazioni GNSS di precisione. Queste antenne forniscono diagrammi di radiazione stabili e riducono l'interferenza multipath. I test dimostrano che mantengono un guadagno costante su vari angoli di elevazione. È imperativo garantire la stabilità del diagramma di radiazione per facilitare misurazioni di fase precise. Qualsiasi distorsione o asimmetria può introdurre un bias nella stima della posizione. Pertanto, i ricevitori GNSS ad alta precisione utilizzano antenne calibrate con caratteristiche di radiazione note.
Applicazioni reali
In ambienti dinamici, la coerenza del diagramma di radiazione è essenziale per un tracciamento affidabile. Ad esempio, nel contesto degli UAV o delle piattaforme mobili, diagrammi stabili sono fondamentali per ridurre al minimo le interruzioni del segnale.
Nel rilevamento topografico e nella geodesia, le antenne con diagrammi stabili aiutano a ottenere una precisione a livello di centimetro. Gli UAV hanno bisogno di antenne che continuino a tracciare i satelliti durante le curve e i movimenti rapidi. In agricoltura, le macchine utilizzano antenne con un'ampia copertura per rimanere precise vicino all'orizzonte.
Sulle navi, le antenne riducono i riflessi del segnale dall'acqua. Gli aeromobili hanno bisogno di antenne che ricevano segnali forti dai satelliti in quota.
Le stazioni di cronometraggio utilizzano diagrammi stabili per mantenere sincronizzate le reti di telecomunicazioni e di alimentazione. Le auto a guida autonoma si affidano a una copertura uniforme per evitare la perdita di segnale nelle città.
I sistemi militari utilizzano diagrammi di antenna speciali per bloccare il jamming e concentrarsi sui segnali satellitari. In tutti questi casi, il diagramma dell'antenna aiuta a mantenere i segnali forti, a ridurre gli errori e a migliorare la precisione GNSS in diversi ambienti.